祖 研

（中通服咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

近年來(lái)，新興數(shù)據(jù)應(yīng)用模式發(fā)展快速，如虛擬化技術(shù)和云計(jì)算應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)需求的不斷增加，對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的規(guī)模要求也越來(lái)越大，因此涌現(xiàn)出越來(lái)越多的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)中心是由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線(xiàn)系統(tǒng)組成的。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是決定數(shù)據(jù)中心物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu)的關(guān)鍵部分；布線(xiàn)系統(tǒng)負(fù)責(zé)支撐整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接、互通及運(yùn)行，是數(shù)據(jù)中心的核心部分。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)形成了數(shù)據(jù)中心總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拖鄳?yīng)層面的接入拓?fù)?，合理的布線(xiàn)系統(tǒng)可提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。因此，需充分重視數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線(xiàn)系統(tǒng)。

1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要原則是以用戶(hù)需求為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能及功能。需融合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的新模型、新技術(shù)及新標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)更符合用戶(hù)需求的應(yīng)用系統(tǒng)、服務(wù)器及存儲(chǔ)設(shè)備。

1.1 數(shù)據(jù)中心常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)中心常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)主要包括兩種。第一，包含核心層、匯聚層及接入層的三層架構(gòu)；第二，可為任意兩個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn)提供低延遲和高寬帶通信的二層架構(gòu)，也稱(chēng)為矩陣架構(gòu)，可配合高擴(kuò)展性模塊化子集設(shè)計(jì)。根據(jù)數(shù)據(jù)中心用戶(hù)的不同特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)需具備較高的靈活性和可擴(kuò)展性[1]。

1.2 模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的重要理念和基本策論。模塊化設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，還改善了數(shù)據(jù)中心的可用性、適應(yīng)性及總運(yùn)營(yíng)成本。模塊化設(shè)計(jì)有利于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程實(shí)施以及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下方面。（1）可擴(kuò)展性。模塊化設(shè)計(jì)可使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各項(xiàng)目按照分模塊分期實(shí)施，并且各模塊之間互不影響，顯著減少了初期投資成本。（2）可更改性。模塊化系統(tǒng)可根據(jù)需求進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，并通過(guò)重新配置靈活滿(mǎn)足不斷變化的IT需求。（3）可移植性。模塊化系統(tǒng)具備獨(dú)立組件和標(biāo)準(zhǔn)接口，可在安裝、升級(jí)、重新配置或者移動(dòng)時(shí)節(jié)約時(shí)間和資金。

1.3 多數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

多數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)較多地要求可用性，即能提供搜索、社交、視頻傳播、在線(xiàn)市場(chǎng)及云服務(wù)等服務(wù)。需構(gòu)建能覆蓋全球的多數(shù)據(jù)中心，以提高網(wǎng)絡(luò)可用性。多數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，主要包括數(shù)據(jù)層故障、管理層故障及控制層故障。數(shù)據(jù)層故障主要是指硬件故障，或者是由于設(shè)備和操作系統(tǒng)的限制而導(dǎo)致的故障；管理層故障是在管理中發(fā)生的故障；控制層故障是指控制層組件之間由于發(fā)生了某些不確定的狀態(tài)傳輸和一些不需要的交互而造成的故障[2]。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)故障，可采取以下解決方案。（1）將故障檢測(cè)、緩解或者避免構(gòu)建到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的深度防御方法。（2）保證數(shù)據(jù)中心的控制層和數(shù)據(jù)層具有一致性，同時(shí)保證控制層和管理層的網(wǎng)絡(luò)不變量的一致性。（3）制定相應(yīng)的預(yù)防措施，如持續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和測(cè)試等。（4）制定故障開(kāi)放策略和快速恢復(fù)的方法。（5）持續(xù)升級(jí)網(wǎng)絡(luò)的方法。

2 數(shù)據(jù)中心布線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

數(shù)據(jù)中心的布線(xiàn)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是密不可分的整體。設(shè)計(jì)布線(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，需參考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)，并根據(jù)用戶(hù)需求，按照高標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放系統(tǒng)和高性能的擴(kuò)容來(lái)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方式可保證速率達(dá)到10 Gb/s（萬(wàn)兆）以上，且存儲(chǔ)設(shè)備達(dá)到高容量和高密度。因此，布線(xiàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)較靈活安全，可靠性較高，且持續(xù)性較好。

2.1 常見(jiàn)的布線(xiàn)系統(tǒng)方案和特點(diǎn)

常見(jiàn)布線(xiàn)系統(tǒng)一般采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括主配線(xiàn)區(qū)、中間配線(xiàn)區(qū)、水平配線(xiàn)區(qū)及設(shè)備配線(xiàn)區(qū)。其中，較靈活的是中間配線(xiàn)區(qū)，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)和用戶(hù)需求進(jìn)行選擇性設(shè)計(jì)。

實(shí)際應(yīng)用中，布線(xiàn)系統(tǒng)具有可靠性、兼容性、獨(dú)立性及擴(kuò)展性的優(yōu)勢(shì)[3]。通常布線(xiàn)系統(tǒng)的信息通道是由高品質(zhì)的材料組成的?？山柚鷮?zhuān)用儀器來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)信息通道的線(xiàn)路是否衰減、是否串音及信噪比大小等。此外，如果布線(xiàn)系統(tǒng)的信息通道采用了星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)部分線(xiàn)路出現(xiàn)故障時(shí)，仍可保證線(xiàn)路不受影響，大大降低了布線(xiàn)系統(tǒng)的線(xiàn)路維護(hù)難度。

2.2 布線(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程

2.2.1 需求分析

需求分析是布線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步，關(guān)系到整個(gè)布線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，影響著后續(xù)工作的開(kāi)展和工程最終造價(jià)。布線(xiàn)系統(tǒng)需求分析的主要目的是掌握用戶(hù)的當(dāng)前用途和未來(lái)擴(kuò)展需求。

首先，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)處理，如寫(xiě)字樓、辦公室及生產(chǎn)車(chē)間等，以便明確今后的設(shè)計(jì)方向和重點(diǎn)。其次，需求分析的分類(lèi)應(yīng)建立在充分了解整棟建筑物用途和每個(gè)樓層工作區(qū)用途的基礎(chǔ)上。明確需求后，再科學(xué)合理地規(guī)劃工作區(qū)的信息點(diǎn)位置和數(shù)量。最后，由擁有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)分析員根據(jù)實(shí)際選擇適當(dāng)配置的布線(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)品。

2.2.2 技術(shù)交流

技術(shù)交流是需求分析的一部分。需求分析中，需了解用戶(hù)對(duì)各方面的需求，如對(duì)帶寬、安全性、可靠性及伸縮性等的要求。為明確需求，需與建設(shè)單位負(fù)責(zé)信息建設(shè)的部門(mén)或者相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行溝通，如果建設(shè)單位缺乏相關(guān)技術(shù)人員，還需對(duì)用戶(hù)指定工作人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)。

2.2.3 研究建筑物設(shè)計(jì)圖紙

設(shè)計(jì)布線(xiàn)系統(tǒng)前，設(shè)計(jì)人員要了解和研究建筑物的結(jié)構(gòu)，以便更好地設(shè)計(jì)布線(xiàn)途徑、管線(xiàn)安裝及強(qiáng)電配合等。布線(xiàn)系統(tǒng)的施工圖紙主要是根據(jù)建筑物設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的，需深入研究建筑物設(shè)計(jì)圖紙[3]。

2.2.4 初步設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)主要包括產(chǎn)品方案、建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模、工藝流程及具體操作方案等。

2.2.5 概算、方案審定、正式設(shè)計(jì)及工程預(yù)算

完成布線(xiàn)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)后，還要進(jìn)行概算、審定方案、正式設(shè)計(jì)及工程預(yù)算等工作。具體地，（1）根據(jù)初步設(shè)計(jì)的文件，參照概算數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，以確定和控制項(xiàng)目投資額。（2）確定初步設(shè)計(jì)方案可行性后，可進(jìn)行方案審定，即確定最終設(shè)計(jì)方案。（3）正式設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)出具體詳細(xì)的施工圖紙。（4）工程預(yù)算是確定工程造價(jià)的重要依據(jù)，也是銀行撥款的依據(jù)。因此，工程預(yù)算必須做到真實(shí)有效，不虛報(bào)。

2.3 電子監(jiān)控系統(tǒng)布線(xiàn)

一般情況下，電子監(jiān)控系統(tǒng)布線(xiàn)主要是攝像頭的設(shè)置。為保證監(jiān)控圖像清晰，視頻線(xiàn)的選擇要根據(jù)前端監(jiān)控?cái)z像機(jī)到監(jiān)控室的距離，如果距離不足300 m，就選用SYV-75-596型同軸視頻電纜；如果距離在300～600 m，就選用SYV-75-7型的視頻線(xiàn)；如果距離大于700 m，就選擇光纜傳輸模式。網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)系統(tǒng)中，配線(xiàn)子系統(tǒng)也是重要的參考項(xiàng)目，主要包括電信室配線(xiàn)裝置和信息插座模塊。此外，配線(xiàn)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝必須在同一樓層內(nèi)。

3 結(jié) 論

本文簡(jiǎn)單闡述了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，詳細(xì)列舉了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和故障解決方案，為相關(guān)人員提供了參考。